JPH0270921A

JPH0270921A - 車両用エンジンの過給装置

Info

Publication number: JPH0270921A
Application number: JP62322759A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Ito; 孝彦伊東
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1990-03-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンの排気ガスによって駆動される車両用
エンジンの過給装置に関する。

（従来技術）内燃機関の出力を向上させる手段として排気ガスタービ
ン過給装置、いわゆるターボチャージャーが古くから実
用に供されて著しい効果をあげている。特にディーゼル
エンジンと航空エンジンにおいてひろく普及している。

ターボチャージャーは近年、自動車等の車両にまて使用
されるようになり、それなりの効果をあげているか、車
両のエンジンは運転条件か広範囲に変化するのでエンジ
ン回転数やエンジン負荷トルク等がターボチャージャー
の正常な動作範囲から外れる場合もある。その典型的な
例は上り坂での発進直後のようにエンジンが低速回転数
でありながら高トルクか要求される場合である。この場
合にはエンジン回転数か低いので排気流量か少なくて、
排気タービルの回転数か上らないため、吸気の過給かで
きない。したかって、エンジンは無過給に近い状態で運
転され、軸負荷が加速可能であれば徐々に回転数か上っ
てゆき、排気量の増大に伴って過給可能領域に達すると
はじめて過給の効果か現われ、エンジンの出力か増大し
、正常な過給運転に移行する。それまでに要する時間遅
れはいわゆるターボラフと呼ばれている。

このようなターボチャージャーに特有な特性を改善する
ために、従来、排気速度を上げて過給圧を得るための可
変スクロールを用いたり、タービンロータの軽量化によ
って特性の改善を試みたりしているか、いずれも部分的
に改善されるに過ぎない。

（発明の目的および構成）本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、エンジ
ンの運転状態がターボコンプレッサによっては必要な過
給圧が得られない範囲にあっても、エンジンが必要とす
る過給圧を得ることを目的とし、この目的を大幅なコス
ト上昇を招くことなく達成するために、エンジンの吸気
経路のターボコンプレッサと並列または直列に噴流ポン
プおよび噴流ポンプの噴射ノズルに加圧空気供給手段を
設け、ターボコンプレッサによる過給の不足分を補充す
るように構成した。

（実施例）以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による過給装置をディーゼルエンジンに
適用した例を示しており、ｌはエンジンのシリンダ、２
はピストン、３は排気バルブ、４は吸気バルブ、５は排
気タービン５ａとコンプレッサ５ｂとから成るターボチ
ャージャー　６は燃料噴射ノズル、７は図示しない燃料
噴射ポンプから燃料噴射ノズル６に燃料を圧送する燃料
バイ７．８はコンプレッサ５ｂからエンジンに至る吸気
管、９はエアフィルタからコンプレッサ５ｂに至る吸気
管、ｌＯは噴流ポンプを構成するバイパス管、１１は吸
気流路を切替えるリードバルブ、１２は過給圧によって
燃料噴射量を調節するための噴射ポンプへの連絡管、１
３は過給圧センサ１５への連絡管、１４はコンプレッサ
出口圧センサ１６への連絡管、１７は排気タービン５ａ
を経て排気管１８に至る途中に設けた熱交換器である。

１９はバイパス管ｌＯの中に加圧空気を噴出させる噴射
ノズル、２０は加圧空気を噴射ノズルに送る管路である
。

加圧空気は熱交換器１７の中の加圧空気加熱管１７ａ内
で加熱されて噴射ノズル１９に送られる。２１は噴射さ
れる空気圧を検出するセンサ２２へ至る連絡管である。

２３は加圧空気の噴射を制御する制御弁、２４は加圧空
気を貯留するタンク、２５は図示しない空気圧縮ポンプ
の吐出口に至る加圧空気補給管である。２６は加圧空気
噴射制御装置で、圧力センサ１５，１６．２２から信号
ケーブル２７，２８．２９を経て圧力信号を入力する。

３０は図示しないアクセルペダル踏込み量検出装置から
加圧空気噴射制御装置２６に至る信号ケーブル、３１は
図示しないエンジン回転数検出装置から加圧空気噴射ノ
ズルＭ２６に至る信号ケーブルである。加圧空気噴射制
御弁２３は加圧空気噴射制御装置２６から出カケープル
３２を経て制御、され、加圧空気りよ加圧空気タンク２
４から噴射制御弁２３に供給される。

なお、吸気管８とバイパス管１０との合流部の形状を工
夫すれば、コンプレッサ５ｂに吸気の逆流か生しないよ
うにすることができ、この場合はり−トハルブ１１．ｌ
ｌａを省略することができる。

次に上記過給装置の動作を説明する。

リートバルブ１１は加圧空気噴射ノズル１９から加圧空
気の噴射が行なわれ、吸気管９およびバイパス管１０を
経てエンジンに吸気が送られている状態を示す。

加圧空気噴射制御装置２６に入力される各センサからの
信号によって制御弁２３か閉じられると、噴射ノズル１
９からの加圧空気噴射が停止され、コンプレッサ５ｂか
作動していればリードバルブｌｌは支点１１ａを中心に
バイパス管１０の出口を塞ぐように変位する。リードバ
ルブ１１にアクチュエータを付加して制御装置によって
強制的に変位させてもよい、エンジンがアイドリング状
態にあるときまたはエンジンブレーキ状態にあってコン
プレッサ５ｂが正常に作動していない場合はリードバル
ブ１１はどの位置にあってもよい熱交換器１７は原理的には不要であるが、加圧空気の圧
力が高い場合は噴射ノズル１９におけるポリトロープ膨
張によって噴射空気の温度か低下して噴射ノズル１９に
氷結を生ずるのを防止する、加圧空気のエンタルピを増
大させて噴射空気量を節減させることに役立ち、またガ
ソリンエンジンの場合には、過給吸気の温度が急変する
ことは混合比制御の上で好ましくなく、噴射空気加熱の
重要性か高い。本実施例てはバイパス管ｌＯを設けてそ
の中に加圧空気噴射ノズル１９を配置したか、バイパス
管ｌＯを設けないで吸気管８の途中に加圧空気噴射ノス
ル１９を設けて、吸気管を噴流ポンプとして利用するこ
ともできる。この場合にはリードバルブ１１は省略でき
る。

第２図、第３図、第４図、第５図は平坦な舗装路面上に
おける最大積載量の荷重を積載した手動変速機付き車両
の加速試験を行った結果を示している。各グラフの時間
軸はすべて同一である。

各グラフにおいて、時刻Ｔ。まではアクセルペダルから
足を離した状ぶて走行しており、時刻Ｔ、でアクセルを
全ストローク踏み込んで加速を開始する。第２図は時間
の経過に対して変化する過給圧で、グラフ３３は本発明
による過給装置を装着したもの、グラフ３４は従来の例
である。また、第３図は本発明による過給装置の加圧空
気噴射量の変化を示しており、グラフ３５中の３５ａは
制御系で伝達関数に起因するオーバーシュートて、設計
の如何によっては除去することかできるが、多少発生す
る程度か応答性がよい。

第４図はトルクの様子を示すグラフで、グラフ３６は本
発明による過給装置を装着したもの、グラフ３７は従来
例、第５図はエンジン回転数で、車速に相当する。図中
グラフ３８は本発明による過給装置を装着したもの、グ
ラフ３９は従来例である。

第２図〜第４図かられかるように、本発明による過給装
置の装着によってエンジンの低速トルクか大幅に上昇し
て車両の加速性が向上する。また、エンジン回転数か低
いところから過給か行なわれるので１回転数か低いとこ
ろても排気量および排気エネルギーか大きくなり、排気
タービンの出力が十分に得られる。これによって加圧空
気噴射時間が一層短くなることか示されている。加圧空
気タンク２４に、加圧空気を補給する空気圧縮機は車両
走行中の余剰エネルギーを利用してもよい。たとえばブ
レーキ（エンジンブレーキ）使用時に重点的に圧縮機を
駆動したりあるいはターボチャージャーに発電機を装着
し、排気タービンの余剰出力を利用して圧縮機を駆動し
てもよい、またブレーキ用空気圧縮機を備えた車両では
その余剰空気を利用することもできる。

上記実施例では本発明による過給装置をディーゼルエン
ジン車に適用したものを例示したか、本発明はディーゼ
ルエンジン車に限らずガソリンエンジン車に適用しても
同様の効果か得られる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明おいては、排気タービンに
よって駆動される吸気過給コンプレッサと直列または並
列に、噴流ポンプと、該噴流ポンプの噴射ノズルから噴
射する加圧空気を供給する手段とを設けたので、エンジ
ンの運転状態がターボコンプレッサによっては必要な過
給圧が得られない範囲にあっても必要な過給圧が迅速に
得られ、過給装置のタイムラグによる出力増加の遅れを
補償して急激な出力増加を得ることができるとともに過
給装置のタイムラグを極めて小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両用エンジン過給装置の一実施
例、第２図は本発明によるエンジン過給装置を用いた場
合の過給圧を従来の場合と比較して示すグラフ、第３図
は本発明によるエンジン過給装置を用いた場合の加圧空
気噴射量の経時変化を示すグラフ、第４図は本発明によ
るエンジン過給装置を用いた場合のエンジン出力トルク
を従来の場合と比較して示すグラフ、第５図は本発明に
よるエンジン過給装置を用いた場合のエンジン回転数を
従来の場合と比較して示すグラフである。ｌ・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・排気バ
ルブ、４・・・内気バルク、５・・・ターボチャージャ
ー５ａ・・・排気タービン、５ｂ・・・コンプレッサ、
６・・・燃料噴射ノズル、７・・・燃料パイプ、８．９
−・・吸気管、１０・・・バイパス管、１１−・・リー
トバルブ、１１　ａ−−−支点、１２．１３，１４．２
１−・・連絡管、１５，１６．２２・・・圧力センサ、
１７・・・熱交換器、１７ａ・・・熱交換パイプ、１８
・・・排気管、１９・・・ノズル、２０・・・加圧空気
管、２３・・・制御弁、２４・・・加圧空気留、２５・
・・加圧空気バイブ、２６・・・制御装置（コントロー
ラー）、２７゜２８．２９，３０．３１・・・信号ケー
ブル、３２・・・制御比カケープル、

Claims

【特許請求の範囲】

排気タービンによって駆動される吸気過給コンプレッサ
と並列または直列に、噴流ポンプと、該噴流ポンプの噴
射ノズルから噴射する加圧空気を供給する手段とを設け
たことを特徴とする車両エンジンの過給装置。